概述

智能汽車時(shí)代，車內(nèi)系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性日益增強(qiáng)，對(duì)EE架構(gòu)、軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)通訊以及測(cè)試驗(yàn)證的能力和需求不斷提高，汽車正逐漸向開放、軟件定義汽車的方向發(fā)展。為滿足復(fù)合型人才的需求，解決當(dāng)前學(xué)生工程開發(fā)及實(shí)踐能力不足的問題，需要與汽車行業(yè)實(shí)際的應(yīng)用進(jìn)行適配。經(jīng)緯恒潤(rùn)以量產(chǎn)車型電子電氣開發(fā)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，推出與企業(yè)研發(fā)測(cè)試同步的面向教學(xué)科研的汽車電子電氣開發(fā)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室，旨在從產(chǎn)業(yè)中來到教學(xué)中去，產(chǎn)教融合。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案——以行業(yè)需求為導(dǎo)向提高教育競(jìng)爭(zhēng)力

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以基礎(chǔ)教育為導(dǎo)向，比如關(guān)注基礎(chǔ)理論教學(xué)，但缺少實(shí)踐。即使有實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是以與企業(yè)工程實(shí)踐脫節(jié)的實(shí)訓(xùn)為主。很難達(dá)學(xué)生所學(xué)即企業(yè)所需，但往往只有實(shí)驗(yàn)設(shè)備但不掌握設(shè)計(jì)過程，不了解過程設(shè)計(jì)方法和流程，學(xué)生往往也是知其然而不知其所以然，也很難提高競(jìng)爭(zhēng)力。

為了打破這種兩頭局面，經(jīng)緯恒潤(rùn)圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車電子電氣控制系統(tǒng)開發(fā)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為目標(biāo)，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，按照汽車行業(yè)“V”模式，導(dǎo)入從EE架構(gòu)設(shè)計(jì)到EE仿真測(cè)試驗(yàn)證全鏈路流程，引入行業(yè)主流的開發(fā)工具與測(cè)試仿真設(shè)備。為教學(xué)科研建立完整的智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)驗(yàn)室，讓師生團(tuán)隊(duì)掌握完成EE架構(gòu)開發(fā)流程體系及驗(yàn)證方法，支撐后續(xù)應(yīng)用。

在行業(yè)視角下，整車電子電氣開發(fā)會(huì)涉及到以下關(guān)鍵技術(shù)和過程：

• 整車電子電氣（EE）開發(fā)

— EE架構(gòu)設(shè)計(jì)

— 功能安全開發(fā)

— 信息安全開發(fā)

— 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)開發(fā)

— …

• 軟件開發(fā)

— 基于AutoSar的基礎(chǔ)軟件開發(fā)

— 嵌入式代碼集成

— 算法開發(fā)

— 應(yīng)用軟件開發(fā)

— …

• 硬件開發(fā)

— 硬件開發(fā)

— 硬件測(cè)試

• 軟件測(cè)試

— 代碼測(cè)試

— 性能測(cè)試

— 信息安全測(cè)試

— 合格性測(cè)試

— …

• 仿真測(cè)試

— 智能駕駛域仿真測(cè)試

— 動(dòng)力新能源域仿真測(cè)試

— 智能網(wǎng)聯(lián)域仿真測(cè)試

— …

• 基于實(shí)車的整車電子電氣測(cè)試

— 單部件及整車網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

— 整車功能測(cè)試

— 功能安全測(cè)試

— 信息安全測(cè)試

— …

圖1 整車電子電氣開發(fā)流程

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案——以整車廠量產(chǎn)車型開發(fā)過程為基礎(chǔ)，構(gòu)建EE開發(fā)與測(cè)試全鏈路智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)驗(yàn)室

基于V模式的開發(fā)流程是汽車電子行業(yè)主流的開發(fā)模式，先進(jìn)的開發(fā)模式保證了現(xiàn)代智能網(wǎng)聯(lián)汽車在電子電氣復(fù)雜度越來越高的情況下開發(fā)周期卻越來越短。

圖2 基于V模式的汽車電子電氣開發(fā)

EE開發(fā)及測(cè)試系統(tǒng)可以進(jìn)行如圖所示的流程：

• EE架構(gòu)設(shè)計(jì)是整車廠開發(fā)的核心，一代EE架構(gòu)決定了圍繞這代架構(gòu)軟件、產(chǎn)品以及仿真測(cè)試。EE架構(gòu)先行，在整車開發(fā)初期需要對(duì)整車功能進(jìn)行定義、功能實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)合虛擬整車要實(shí)現(xiàn)的功能點(diǎn)進(jìn)行定義劃分、開發(fā)ECU控制器功能規(guī)范以及ECU控制器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件，指導(dǎo)下游ECU開發(fā)。
• 結(jié)合EE架構(gòu)中定義的目標(biāo)功能完成相關(guān)功能的功能安全開發(fā)、信息安全開發(fā)，輸出功能安全和信息安全設(shè)計(jì)需求規(guī)范，指導(dǎo)下游ECUs開發(fā)。
• 對(duì)相關(guān)軟硬件平臺(tái)進(jìn)行選擇，根據(jù)功能架構(gòu)、功能安全、信息安全開發(fā)定義內(nèi)容對(duì)相關(guān)控制器進(jìn)行底層驅(qū)動(dòng)、中間件、應(yīng)用層開發(fā)，控制算法可以基于相關(guān)開發(fā)工具開發(fā)，并與控制對(duì)象物理模型組成閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真(SIL)。
• 在開發(fā)的初期階段，快速地建立控制對(duì)象及控制器模型，并對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行多次的、離線的及在線的試驗(yàn)來驗(yàn)證控制系統(tǒng)軟硬件方案的可行性。這個(gè)過程我們稱之為原型控制器驗(yàn)證。
• 開發(fā)過程中關(guān)鍵的一步是把原型控制器工具形成的代碼移植成高效的品代碼并轉(zhuǎn)移到控制器硬件上，形成最終的控制器產(chǎn)品。
• 在產(chǎn)品上車之前，采用真實(shí)的控制器，被控對(duì)象或者系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境部分采用實(shí)際的物體，部分采用實(shí)時(shí)數(shù)字模型來模擬，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的仿真測(cè)試，這個(gè)過程我們稱之為硬件在回路仿真(HIL)。
• 測(cè)試臺(tái)架測(cè)試是保證車輛滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵，包括臺(tái)架網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、功能測(cè)試、功能安全測(cè)試、信息安全測(cè)試。

從整車EE開發(fā)過程維度各個(gè)過程/擬建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系如下：

圖3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)流程

配套課程方案

實(shí)驗(yàn)室建成后，用于支撐教學(xué)及科研任務(wù)，具體可支撐教學(xué)課程規(guī)劃如下：

預(yù)期收益

• 人才培養(yǎng)

— 通過全鏈路的電子電氣開發(fā)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了與企業(yè)研發(fā)同步的研發(fā)測(cè)試平臺(tái)，做到所學(xué)即所用，與企業(yè)無縫銜接，提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

— 通過建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，院校可以為學(xué)生提供更加真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境。學(xué)生可以在該平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和項(xiàng)目開發(fā)，更好地理解和掌握系統(tǒng)的原理、技術(shù)和應(yīng)用。這種實(shí)踐機(jī)會(huì)可以提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

— 實(shí)驗(yàn)室可以促進(jìn)跨學(xué)科的交流和合作。系統(tǒng)涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子工程、車輛工程等。通過建設(shè)這樣的平臺(tái)，院校可以促進(jìn)不同學(xué)科之間的交叉融合，讓學(xué)生更好地理解和掌握跨學(xué)科的知識(shí)和技能。

— 實(shí)驗(yàn)室還可以為院校的人才培養(yǎng)提供有力的支撐。通過這種平臺(tái)，院?？梢蚤_展更加深入、系統(tǒng)的人才培養(yǎng)活動(dòng)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研項(xiàng)目等。

• 學(xué)科建設(shè)平臺(tái)及科研平臺(tái)

— 建設(shè)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可以促進(jìn)學(xué)科專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。整車電子電氣一直是近年來新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展的重點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)，各個(gè)環(huán)節(jié)都具有很強(qiáng)的技術(shù)性和應(yīng)用性。通過建設(shè)專門的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，院校可以更好地滿足學(xué)生對(duì)汽車開發(fā)，仿真測(cè)試系統(tǒng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐的需求，促進(jìn)該學(xué)科的發(fā)展和壯大。

— 實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可以提高院校在新能源和智能網(wǎng)聯(lián)EE架構(gòu)開發(fā)能力、汽車控制器開發(fā)及仿真的科研水平。通過建設(shè)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，院?？梢晕嗟目蒲腥藛T和專家學(xué)者參與相關(guān)研究，開展前沿技術(shù)研究和應(yīng)用推廣，提升自身的科研水平和競(jìng)爭(zhēng)力。

— 實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)還可以促進(jìn)院校與企業(yè)的合作和交流。通過這種平臺(tái)，院校可以與汽車制造企業(yè)、零部件供應(yīng)商等相關(guān)企業(yè)進(jìn)行更加緊密的合作，共同開展技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。同時(shí)也可以為院校帶來更多的科研項(xiàng)目和資金支持。